Усилители. Транзистор, как линейный усилитель. Реальные схемы каскадов усиления. Обратные связи в усилителях, страница 6

Опять во входной цепи, рис. 6.19, появилась ёмкость , которая моделирует влияние инерции транзистора на входную цепь.  убывает с ростом частоты (одна интегрирующая цепочка), но снова эффективная постоянная времени .

4. Влияние ёмкости перехода  отдельно рассматривать не совсем корректно, поскольку это не приведёт к появлению интегрирующей цепочки в выходной цепи.  будет даже увеличиваться с ростом частоты в некоторой полосе частот, за счёт убывания . Эта идея используется для коррекции (подъёма) частотной характеристики в области высоких частот. Тогда ставят внешнюю параллельную цепочку , как на рис. 6.8.

6.3.8  Каскад ШУ на высоких частотах. Общие итоги.

На высоких частотах мы выявили следующие тенденции.

1. Входное сопротивление каскада уменьшается с ростом частоты (за счёт  и инерции транзистора), стремясь к значению  (или ). Во входной цепи, рис 6.19, появляется некоторая эквивалентная ёмкость.

2. Коэффициент усиления, , тоже уменьшается, стремясь к нулю. Если  (и других), то сначала проявит себя интегрирующая цепочка на выходе. Тогда , где . . Когда неравномерность частотной характеристики  задана на частоте , то . Если неравенства  и  не выполняются, тогда могут себя проявить сразу две (а то и три) интегрирующие цепочки, например, за счёт  и . Тогда .  будет убывать с ростом частоты быстрее, а изменения фазы достигнут значения .

Отметим одну важную общую закономерность. Рассмотрим произведение . Оно ограничено величиной , поскольку  ограничено сверху, а  - снизу ( пф). Величина  характеризует усилительные свойства электронного прибора (транзистора, лампы) на высоких частотах. При попытке реализовать максимальные возможности прибора,  и  оказываются обратно пропорциональны. Чем шире мы хотим иметь полосу пропускания (), тем меньше будет усиление. Эта общая закономерность проявляет себя и в рассмотренном простом усилителе, и в сложных, многокаскадных.

3. Выходное сопротивление также убывает с ростом частоты (за счёт  и ).

В принципе, всё сказанное здесь справедливо для ламп и полевых транзисторов. Особенно общие выводы. Надо только учитывать одно обстоятельство. Для биполярных транзисторов все сопротивления, а особенно входное, много меньше, поэтому малые ёмкости проявляют себя на более высоких частотах. Например, пусть  пф, частота 1 мгц. Ёмкостное сопротивление  составляет 10 ⁴ ом. Для биполярного транзистора  ком и ёмкость практически ещё не проявляет себя; для лампы  мом и всё уже определяет ёмкостное сопротивление.

Параметры усилителя обычно определяют по трём характеристикам. Амплитудная характеристика есть зависимость амплитуды выходного напряжения от амплитуды входного на фиксированной частоте , на которой усиление максимально. Типичный вид амплитудной характеристики изображён на рис. 6.20. Она имеет линейный участок пропорционального изменения при малых сигналах на входе, а затем с ростом амплитуды входного напряжения проявляются нелинейные искажения, ограничение выходного сигнала. Рост амплитуды выходного сигнала сначала замедляется, а потом прекращается совсем. По этой характеристике наиболее надёжно определяется коэффициент усиления  (наклон линейного участка) и максимальный неискажённый сигнал на выходе усилителя (и соответствующий входной).

Амплитудно-частотная характеристика (или просто частотная) есть зависимость  от частоты. Рассмотренный каскад усиления представляет широкополосный полосовой фильтр. Его типичная характеристика изображена на рис. 6.21. Мы это уже обсуждали. По этой характеристике определяется полоса усиливаемых частот ( и ) на заданном уровне (обычно 0.71), частота  и . Скорость изменения  за пределами полосы пропускания зависит от числа интегрирующих и дифференцирующих цепочек. Изображены характеристики для двух дифференцирующих, и двух интегрирующих цепочек.

Для усилителей постоянного напряжения дифференцирующие цепочки не допустимы. Частотная характеристика таких усилителей представляет типичный фильтр нижних частот ().